淺談瀝青路面水泥穩(wěn)定就地冷再生基層設(shè)計(jì)施工
2015-04-22
1．緒論
1.1前言
近年來，為了促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家加大了對(duì)公路建設(shè)的投入，使得我國(guó)各種等級(jí)的公路里程均有了飛速的增長(zhǎng)，其中瀝青路面是我國(guó)道路的主要形式。瀝青路面改造如繼續(xù)采用傳統(tǒng)方式，不僅增加了重修路面所需的瀝青和砂石材料，破壞周圍環(huán)境，而且容易造成環(huán)境污染。如果采用冷再生技術(shù)，將瀝青面層和基層舊料加以再生利用，不僅可以節(jié)約大量的筑路材料，充分利用舊路材料，恢復(fù)和提高舊路強(qiáng)度，還有利于節(jié)約能源，避免環(huán)境污染，降低工程造價(jià)，促進(jìn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展。
由于冷再生技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究發(fā)展時(shí)間較短，所進(jìn)行的相關(guān)科研和工程實(shí)踐比較有限，仍存在不少亟待解決的問題。本文獻(xiàn)在國(guó)內(nèi)外瀝青路面再生技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上，綜合提出一套瀝青路面冷再生施工方案，以期能夠更好地為生產(chǎn)服務(wù)。
1.2瀝青路面冷再生技術(shù)定義
瀝青路面冷再生技術(shù)是將舊瀝青路面材料，包括面層和部分基層材料經(jīng)破碎加工后進(jìn)行重復(fù)利用，根據(jù)再生后結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)特征適當(dāng)加入新骨料或細(xì)集料，按比例加入一定量的外摻劑(如水泥、石灰、粉煤灰、泡沫瀝青或乳化瀝青等)和適量的水，在自然環(huán)境溫度下連續(xù)完成材料的銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪及壓實(shí)成型，重新形成具有所需承載能力結(jié)構(gòu)層的一種工藝方法。再生后，加鋪瀝青混凝土面層或做封層處理。
1.3瀝青路面水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)方案
本方案適用于采用水泥穩(wěn)定就地冷再生技術(shù)進(jìn)行大修、改建的各等級(jí)公路的底基層和二級(jí)及二級(jí)以下公路、城市出口路基層的施工。水泥穩(wěn)定就地冷再生路面設(shè)計(jì)應(yīng)采用設(shè)計(jì)與施工緊密結(jié)合的半剛性基層設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括交通量預(yù)測(cè)與分析、舊路混合料分析、混合料配合比設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)參數(shù)確定、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)與厚度計(jì)算，在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上提出設(shè)計(jì)方案。
1.4瀝青路面冷再生技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
在舊路維修改造工程中大力推廣應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)冷再生面層基層技術(shù)，具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化施工工序，不存在舊路材料的運(yùn)輸和棄置問題;可以同時(shí)耙松和破碎，保證了結(jié)構(gòu)的整體性，對(duì)舊路路基(下承層)的影響和破壞很小;利用舊路面和路基材料，大大減少了新材料的用量，保護(hù)了資源;可以通過基層承載力的提高，從根本上實(shí)現(xiàn)公路等級(jí)的提高;銑刨、破碎、添加、拌和、攤鋪可一次完成，施工工序的簡(jiǎn)化導(dǎo)致了工期的縮短;現(xiàn)代再生機(jī)械有效地防止了粉塵的飛揚(yáng)，滿足了環(huán)境保護(hù)的要求，是一項(xiàng)綠色公路維修改造技術(shù)。
冷再生所具備的優(yōu)點(diǎn)使其適用范圍相當(dāng)廣泛，特別是在城市道路改造工程中其環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)更為突出。隨著城市的不斷發(fā)展，對(duì)已超過設(shè)計(jì)使用年限的城市道路進(jìn)行提級(jí)改造，無疑現(xiàn)場(chǎng)冷再生技術(shù)是最適宜的維修改造方式。
以上綜合起來，冷再生技術(shù)必然會(huì)節(jié)約項(xiàng)目資金和提高投資效益。根據(jù)國(guó)外的施工資料介紹，與在舊路面上加鋪新材料的維修改造方法相比現(xiàn)場(chǎng)冷再生形成基層約可降低成本46%。根據(jù)施工資料統(tǒng)計(jì)，5%水泥冷再生底基層與同厚度的石灰土底基層相比，每平方米可節(jié)約資金約40%。
因此，冷再生技術(shù)可節(jié)省投資，獲得直接的經(jīng)濟(jì)效益，并可保證生態(tài)環(huán)境獲得社會(huì)效益，是一項(xiàng)利國(guó)利民的環(huán)保型新技術(shù)。
2.水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)的一般規(guī)定
2.1冷再生技術(shù)一般規(guī)定
1、瀝青路面面層厚度不大于7cm可采用水泥穩(wěn)定就地冷再生，面層厚度大于7cm 宜在水泥穩(wěn)定就地冷再生和泡沫瀝青穩(wěn)定就地冷再生兩個(gè)方案之間進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定
2、就地冷再生機(jī)的再生深度一般為15cm-30cm。損壞深度大于30cm或需要提高或改善路面使用功能時(shí)，采用水泥穩(wěn)定就地冷再生基層后，應(yīng)加鋪滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的半剛性上基層，路面結(jié)構(gòu)按《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，通過交通量預(yù)測(cè)計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值后，進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算，并進(jìn)行彎拉應(yīng)力驗(yàn)算。
3、就地再生設(shè)備應(yīng)能精確控制再生深度，誤差不宜超過10mm；應(yīng)能根據(jù)要求調(diào)整橫坡，適當(dāng)調(diào)整再生料的級(jí)配；應(yīng)能控制添加料的比例并根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)。
4、再生前必須進(jìn)行路況調(diào)查，確定路面損壞是僅限于路面面層，還是屬于路面結(jié)構(gòu)問題，了解路面結(jié)構(gòu)損壞的范圍和深度。再生施工中除進(jìn)行路面混合料級(jí)配檢測(cè)外，應(yīng)避免預(yù)破碎，在必須采用預(yù)破碎的路段，應(yīng)嚴(yán)格控制銑刨深度。
2.2水泥穩(wěn)定冷再生技術(shù)一般施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1、 水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料用做基層或底基層時(shí)，水泥劑量可采用4%-5%，一般不宜超過5.5%。
2、 水泥穩(wěn)定就地冷再生結(jié)構(gòu)層宜在春末和氣溫較高季節(jié)組織施工。施工期的日最低氣溫應(yīng)在5℃以上，在有冰凍的地區(qū)，并應(yīng)在第一次重冰凍（-3～-5℃）到來之前半個(gè)月到一個(gè)月完成。
3、 在雨季施工時(shí)，應(yīng)特別注意氣候變化，勿使水泥和混合料遭雨淋。降雨時(shí)應(yīng)停止施工，已經(jīng)攤鋪的水泥混合料應(yīng)盡快碾壓密實(shí)。
4、 水泥穩(wěn)定就地冷再生結(jié)構(gòu)層施工時(shí)，應(yīng)遵守下列規(guī)定：
?。?）添加的碎石等外摻料和水泥應(yīng)撒布均勻。
?。?）應(yīng)嚴(yán)格控制基層厚度和高程，其路拱橫坡應(yīng)與面層基本一致。
?。?） 應(yīng)在混合料處于或略大于最佳含水量（氣候炎熱干燥時(shí)，基層混合料可大1%～2%）時(shí)進(jìn)行碾壓，壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 034-2000）的有關(guān)要求。當(dāng)使用大噸位壓路機(jī)時(shí)，壓實(shí)度宜提高1%～2%。
?。?） 水泥穩(wěn)定就地冷再生結(jié)構(gòu)層宜采用18t以上的振動(dòng)壓路機(jī)碾壓。壓實(shí)厚度15-20cm，采用18～20t振動(dòng)壓路機(jī)碾壓；超過20 cm以上壓實(shí)厚度應(yīng)采用25t以上振動(dòng)壓路機(jī)。冷再生結(jié)構(gòu)層碾壓工序應(yīng)在水泥初凝前完成。
5、 各級(jí)公路用水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料的壓實(shí)度、7d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合表1的規(guī)定。
6、 水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料的組成設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)表1的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗(yàn)確定必需的水泥劑量和混合料的最佳含水量，在需要改善混合料的物理力學(xué)性質(zhì)或級(jí)配時(shí)，還應(yīng)確定摻加新料的規(guī)格和比例。
7、 水泥穩(wěn)定就地冷再生的各項(xiàng)試驗(yàn)應(yīng)按《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ057-94）進(jìn)行。
表1 水泥穩(wěn)定就地冷再生混合料的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)
注：交通等級(jí)見表2
表2 交通等級(jí)
2、3下列情況原則上不宜采用水泥穩(wěn)定就地冷再生技術(shù)
1、在預(yù)估的再生深度范圍內(nèi)，存在過多超粒徑顆粒（最大粒徑超過10cm的砂礫或鐵渣等），會(huì)對(duì)銑刨轉(zhuǎn)子造成損害的道路；
2、病害較多，變形嚴(yán)重，強(qiáng)度不足的道路；
3、舊路結(jié)構(gòu)層總厚度（面層、基層及墊層之和）小于25cm的道路。
3.水泥穩(wěn)定就地冷再生的施工工藝
水泥穩(wěn)定就地冷再生的工藝流程宜按圖6.1的順序進(jìn)行。整個(gè)施工及養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)對(duì)再生路段（路幅）封閉交通，各路口設(shè)置警示牌，提醒司機(jī)及行人。
圖3.1水泥穩(wěn)定就地冷再生工藝流程
3.1 施工放樣
在再生施工之前，應(yīng)在道路的兩側(cè)放置一系列的標(biāo)樁（桿）作為基線，用來恢復(fù)道路的中心線。標(biāo)樁（桿）的間距，曲線距離不應(yīng)超過20米，直線距離不應(yīng)超過40米。
3.2 準(zhǔn)備原道路
清除原道路表面（包括不需要再生的相臨行車道和路肩）的石塊、垃圾、雜草等雜物和積水，并清理邊線。清除再生路段上存在的井蓋等類似結(jié)構(gòu)物。對(duì)原路的翻漿、車轍、沉陷、波浪、坑槽等病害進(jìn)行處理，使原路基本平整。
3.3 準(zhǔn)備新加料
1、計(jì)算材料用量：
（1）根據(jù)原道路再生深度內(nèi)的平均密度，計(jì)算每平米新料的添加量。
（2）根據(jù)每車料的質(zhì)量或體積，計(jì)算每車料的堆放距離。
?。?）人工擺放和撒布水泥，應(yīng)根據(jù)水泥劑量，計(jì)算每一平方米水泥穩(wěn)定層需要的水泥用量，并確定水泥擺放的縱橫間距。使用水泥稀漿車，應(yīng)計(jì)算水泥漿的噴入量。
2、新加料裝車時(shí)，應(yīng)控制每車料的數(shù)量基本相等。在同一料場(chǎng)供料的路段內(nèi)，由遠(yuǎn)到近將料按上述計(jì)算距離卸置于原路面的中間。卸料距離應(yīng)嚴(yán)格掌握，避免有的路段料不夠或過多。將新加料均勻地撒布在舊路面上，并檢查新加料撒布是否均勻。
3.4 冷再生機(jī)組就位
使用推桿連接再生機(jī)組，并連接所有與再生機(jī)相連的管道。檢查再生機(jī)操作人員是否已將所有與穩(wěn)定劑添加量有關(guān)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。人工擺放和撒布水泥。使用水泥稀漿車，應(yīng)檢查水泥稀漿車內(nèi)的水泥和水是否充足。排除系統(tǒng)中的所有空氣并確保所有閥門均處于全開度位置。檢查再生路段內(nèi)的導(dǎo)向標(biāo)志，確保導(dǎo)向標(biāo)志明確。對(duì)再生施工中所需要的其它機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面的檢查。
3.5 擺放和撒布水泥（使用水泥稀漿車時(shí)無此步驟）
按計(jì)算出的每袋水泥的縱橫間距，在舊路上做好安放標(biāo)記。應(yīng)將水泥當(dāng)日直接送到撒布路段，卸在做標(biāo)記的地點(diǎn)，并檢查有無遺漏和多余。將水泥均勻攤開，并注意使每袋水泥的撒布面積相等。水泥撒布完后，表面應(yīng)沒有空白位置，也沒有水泥過分集中的地點(diǎn)。
3.6冷再生機(jī)銑刨與拌和
冷再生機(jī)推動(dòng)稀漿車或水車在原路面上行進(jìn)。冷再生機(jī)行進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)路面損壞狀況和再生深度進(jìn)行調(diào)整，一般為6m/min～12m/min，使得銑刨后料的級(jí)配波動(dòng)范圍不大。網(wǎng)裂嚴(yán)重地段應(yīng)降低再生機(jī)組行進(jìn)速度，提高銑刨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。再生機(jī)后應(yīng)有專人跟隨，隨時(shí)檢查再生深度、水泥含量和含水量，并配合再生機(jī)操作員進(jìn)行調(diào)整。施工中再生深度的檢查以相鄰已經(jīng)再生或原路面為標(biāo)準(zhǔn)，用鋼纖刺入土中，測(cè)量其刺入深度，看其深度是否合格。應(yīng)在作業(yè)面邊緣固定導(dǎo)向線以幫助操作者。若進(jìn)行多刀施工時(shí)，應(yīng)時(shí)刻注意搭接的寬度，保證搭接寬度。再生機(jī)后宜安排4～5人處理邊線和清理混合料中的雜質(zhì)以及每刀起始位置的余料，以防止影響縱向接縫、橫向接縫、平整度和再生材料的密實(shí)性。帶有熨平板的再生機(jī)，應(yīng)經(jīng)常檢查熨平板后混合料的厚度。在施工過程中，對(duì)混合料的級(jí)配、再生深度、水（或水泥稀漿）的噴入量有任何疑問時(shí)，應(yīng)停止施工，等問題解決后再繼續(xù)施工。每次再生的長(zhǎng)度以保證后續(xù)作業(yè)能正常進(jìn)行為宜，應(yīng)認(rèn)真組織施工，使再生的長(zhǎng)度盡可能長(zhǎng)些，以減少橫向接縫。一次（不停機(jī)）再生的長(zhǎng)度一般為150m～250m。每段再生結(jié)束后，應(yīng)檢查銑刨轂的刀架、刀頭，發(fā)現(xiàn)損壞立即更換。
3.7碾壓整形
根據(jù)路寬、壓路機(jī)的輪寬和輪距的不同，制訂碾壓方案，應(yīng)使各部分碾壓到的次數(shù)盡量相同，路面的兩側(cè)應(yīng)多壓2～3遍。使用輪胎式再生機(jī)時(shí)，在整形之前，必須首先壓實(shí)輪跡間松散的材料。在再生機(jī)后應(yīng)緊跟一臺(tái)鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)或凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行初壓，采用高幅低頻進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)遍數(shù)應(yīng)足以保證再生層底部2/3厚度范圍內(nèi)的壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定要求。鋼輪壓路機(jī)的工作速度不得超過3km/h。在初壓完成后，應(yīng)立即用平地機(jī)整形。在直線段，平地機(jī)由兩側(cè)向路中心進(jìn)行刮平；在平曲線段，平地機(jī)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行刮平。必要時(shí)，再返回刮一遍。對(duì)于局部低洼處，應(yīng)用齒耙將其表層5cm以上耙松，并用新拌的混合料進(jìn)行找平。整形時(shí)應(yīng)將高處料直接刮出路外，不應(yīng)形成薄層貼補(bǔ)現(xiàn)象。在整形過程中，嚴(yán)禁任何車輛通行，并保持無明顯的粗細(xì)集料離析現(xiàn)象。整形后，當(dāng)混合料的含水量為最佳含水量時(shí)，應(yīng)立即用光輪壓路機(jī)先以高幅低頻振動(dòng)模式后以低幅高頻模式進(jìn)行壓實(shí)。直線和不設(shè)超高的平曲線段，由路肩向路中心碾時(shí)，應(yīng)重疊1/2輪寬，后輪必須超過兩段的接縫處，后輪壓完路面全寬時(shí)，即為一遍。一般需碾壓6～8遍。壓路機(jī)的碾壓速度，頭兩遍以采用1.5～1.7km/h為宜，以后宜采用2.0～2.5km/h。嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車，應(yīng)保證再生層表面不受破壞。碾壓過程中，再生層的表面應(yīng)始終保持濕潤(rùn)，如水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)撒少量的水，但嚴(yán)禁大量灑水碾壓。
碾壓過程中，如有“彈簧”、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)翻開重新拌和（加適量的水泥）或用其他方法處理，使其達(dá)到質(zhì)量要求。經(jīng)過拌和、整形的水泥穩(wěn)定就地冷再生層，宜在水泥初凝前并應(yīng)在試驗(yàn)確定的延遲時(shí)間內(nèi)完成碾壓，并達(dá)到要求的密實(shí)度，同時(shí)沒有明顯的輪跡。在碾壓結(jié)束之前，用平地機(jī)再終平一次，使其縱向順適，路拱和超高符合設(shè)計(jì)要求。終平應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行，必須將局部高出部分刮除并掃出路外；對(duì)于局部低洼之處，不再進(jìn)行找補(bǔ)，可留待鋪筑瀝青面層時(shí)處理。
3.8接縫和調(diào)頭處的處理
1、 縱向接縫的處理
?。?）道路寬度小于7m，縱向重疊較多時(shí)，不宜半幅施工，應(yīng)考慮全幅施工，以減少重疊量，提高施工效率。
（2）一般重疊寬度為50-150mm。
?。?）路面材料越厚，材料粒度越粗，重疊量越大。
（4）相鄰兩次作業(yè)間隔12h以上時(shí)，重疊量應(yīng)增加。
（5）在縱向接縫上，根據(jù)已建再生層的完成時(shí)間，改變水泥稀漿（或水）的噴入量。
?。?）縱向接縫的位置應(yīng)盡量避開慢行、重型車輛的輪跡。
2、橫向接縫的處理
應(yīng)對(duì)所形成的橫向接縫認(rèn)真處理，施工中應(yīng)盡量減少停機(jī)現(xiàn)象。停機(jī)超過水泥初凝時(shí)間，再生機(jī)再次施工時(shí)，必須將整個(gè)再生機(jī)后退至再生過的路段1.5m的距離，并重新撒布水泥。
3.9調(diào)頭處的處理
如機(jī)械必須到已壓成的水泥穩(wěn)定就地冷再生層上調(diào)頭，應(yīng)采取措施保護(hù)調(diào)頭作業(yè)段。一般可在準(zhǔn)備用于調(diào)頭的約8～10m長(zhǎng)的穩(wěn)定土上，先覆蓋一張厚塑料布或油氈紙，然后鋪上約10cm厚的土、砂或砂礫。
參考文獻(xiàn)
【1】 《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 034-2000）
【2】 《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ057-94）
【3】 《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTJ E60-2008）
【4】 《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E30-2005）
【5】 《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）
【6】 《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）
